DE102010025995B4 - Production of thermoplastic polyurethanes in an extruder - Google Patents
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- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
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- B29C48/40—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders
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- B29C48/50—Details of extruders
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- B29C48/766—Venting, drying means; Degassing means in the extruder apparatus in screw extruders
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2075/00—Use of PU, i.e. polyureas or polyurethanes or derivatives thereof, as moulding material
Abstract
Herstellung von thermoplastischem Polyurethan aus Polyol und Isocyanat, dadurch gekennzeichnet,dass das Polyol und das Isocyanat in flüssiger Form in einen Planetwalzenextruder eingetragen werden, wobei das Polyol mit einer Temperatur von 110 Grad Celsius plus/minus 10 Grad Celsius eingetragen wirdund das Isocyanat mit einer Temperatur von 50 Grad plus/minus 5 Grad Celsius eingetragen wird,und das Polyol und das Isocyanat dort zur Erzeugung von Polyurethan vermischt werden und dass dabei die Temperatur des Einsatzgutes bei 110 bis 130 Grad Celsius gehalten wird.Production of thermoplastic polyurethane from polyol and isocyanate, characterized in that the polyol and the isocyanate are introduced in liquid form into a planetary roller extruder, the polyol being introduced at a temperature of 110 degrees Celsius plus/minus 10 degrees Celsius and the isocyanate at a temperature of 50 degrees plus/minus 5 degrees Celsius and the polyol and isocyanate are mixed there to produce polyurethane while maintaining the temperature of the feed at 110 to 130 degrees Celsius.
Description
Thermoplastische Polyurethane (TPU) werden wie alle Polyurethane aus der Reaktion von Isocyanat und Polyol gewonnen.Like all polyurethanes, thermoplastic polyurethanes (TPU) are obtained from the reaction of isocyanate and polyol.
Zur Herstellung von thermoplastischen Polyurethanen müssen noch Additive/Kettenverlängerer hinzugefügt werden. Die Kettenverlängerer sind von dem Polyol abhängig. Zum Beispiel findet ein Glykolgemisch als Kettenverlängerer Anwendung, wenn als Reaktionspartner im Polyurethan Dihydroxyverbindungen und Diisocyanate vorgesehen sind. Vorzugsweise findet Butandiol oder Hexandiol Verwendung, zumeist in Mischungen mit einem oder mehreren Glykolen Additive können Katalysatoren, Gleitmittel, Stabilisatoren, Füllstoffe, Farbstoffe, Pigmente und andere Thermoplaste und Weichmacher sein.Additives/chain extenders have to be added to produce thermoplastic polyurethanes. The chain extenders are dependent on the polyol. For example, a glycol mixture is used as a chain extender if dihydroxy compounds and diisocyanates are intended as reactants in the polyurethane. Butanediol or hexanediol is preferably used, mostly in mixtures with one or more glycols. Additives can be catalysts, lubricants, stabilizers, fillers, dyes, pigments and other thermoplastics and plasticizers.
Die gewünschten Polyurethane können einstufig oder mehrstufig hergestellt werden. Bei einstufigem Verfahren wird von einem „one-shot“-Verfahren gesprochen. Bei mehrstufigem Verfahren werden in der ersten Verfahrensstufe unvollständig polymerisierte Polyurethane erzeugt und häufig als Präpolymere bezeichnet.The desired polyurethanes can be produced in one or more stages. A one-step procedure is referred to as a “one-shot” procedure. In a multi-stage process, incompletely polymerized polyurethanes are produced in the first process stage and are often referred to as prepolymers.
Die Gewinnung von Polyurethan wird üblicherweise in einem Rührkessel durchgeführt.Polyurethane is usually obtained in a stirred tank.
Der Rührkessel ist ein Kessel mit einem Rührwerk. Dabei werden die Reaktionspartner in einer vorbestimmten Menge eingefüllt, um eine Reaktion durchzuführen. Aufgabe des Rührwerkes ist es, die Reaktionspartner in eine gleichmäßige Mischung zu bringen. Die Reaktion benötigt einige Zeit. Während der Reaktion wird das Rühren fortgesetzt. Dabei kann eine Rührdauer von 1 Stunde und mehr erforderlich werden, bis eine gewünschte Reaktion entstanden ist.The stirred tank is a tank with a stirrer. In this case, the reactants are filled in a predetermined amount in order to carry out a reaction. The task of the stirrer is to mix the reactants evenly. The reaction takes some time. Stirring is continued during the reaction. A stirring time of 1 hour or more may be necessary before a desired reaction has occurred.
Das ausreagierte Polyurethan wird üblicherweise granuliert und das Granulat weiterverarbeitet.The fully reacted polyurethane is usually granulated and the granulated material is further processed.
Die Verarbeitung kann auf unterschiedlichen Wegen erfolgen.
Das schließt die Möglichkeit zur Verarbeitung des entstandenen thermoplastischen Urethans mittels eines Extruders ein. Als Extruder ist insbesondere ein Doppelschnecken-Extruder vorgesehen, vgl. Saechtling, KunststoffTaschenbuch, 29.Aufl., S. 322 f.The processing can be done in different ways.
This includes the ability to process the resulting thermoplastic urethane using an extruder. In particular, a twin-screw extruder is provided as the extruder, see Saechtling, Kunststoff Taschenbuch, 29th edition, pp. 322 f.
Aus der
Weiterer Stand der Technik ist den Druckschriften
Die Herstellung des Polyurethans im Rührkessel beinhaltet eine batchweise Herstellung. Daraus fällt das Polyurethan diskontinuierlich an.
Die Erfindung hat erkannt, dass eine kontinuierliche Herstellung gegenüber diskontinuierlicher Herstellung Vorteile haben kann. Aus der
The invention has recognized that continuous production can have advantages over discontinuous production. From the
Die Erfindung schlägt deshalb vor, bereits die Reaktion zur Herstellung von Polyurethan in einem Extruder durchzuführen. Dabei scheiden die meisten Extruder aus, weil sich die notwendige Verweilzeit, welche als Reaktionszeit erforderlich ist, nicht in wirtschaftlicher Weise darstellen lässt.The invention therefore proposes carrying out the reaction to produce polyurethane in an extruder. Most extruders are ruled out because the necessary residence time, which is required as reaction time, cannot be represented in an economical manner.
Nach der Erfindung wird ein Planetwalzenextruder als Reaktionsgefäß ausgewählt. In dem Planetwalzenextruder lässt sich die notwendige Verweilzeit überraschenderweise erreichen, weil der Planetwalzenextruder infolge intensiver Mischung der Reaktionspartner eine sehr viel kürzere Verweilzeit als ein Rührkessel erlaubt. Zugleich kann die Verweilzeit gegenüber anderen Extruderbauarten im Planetwalzenextruder viel länger gestaltet werden. Dabei ist die Förderwirkung des Planetwalzenextruders für die Verweilzeit der Schmelze im Extruder maßgebend. Im Planetwalzenextruder wird vorzugsweise mit der Zahl der Planetwalzenspindeln und mit deren Ausbildung auf die Förderwirkung Einfluss genommen.According to the invention, a planetary roller extruder is selected as the reaction vessel. Surprisingly, the necessary residence time can be achieved in the planetary roller extruder because the planetary roller extruder allows a very much shorter residence time than a stirred tank due to intensive mixing of the reactants. At the same time, the residence time in the planetary roller extruder can be made much longer compared to other types of extruders. The conveying effect of the planetary roller extruder is decisive for the dwell time of the melt in the extruder. In the planetary roller extruder, the conveying effect is preferably influenced by the number of planetary roller spindles and their design.
Die Planetwalzenextruder/Abschnitte besitzen eine angetriebene Zentralspindel, darum umlaufende Planetwalzenspindeln und ein innen verzahntes, ortsfestes Gehäuse. Die Zentralspindel und die Planetwalzenspindeln besitzen eine Außenverzahnung, das Gehäuse besitzt eine Innenverzahnung. Die Planetspindeln kämmen mit der Zentralspindel und mit der Innenverzahnung des Gehäuses. Üblicherweise findet dabei eine Evolventenverzahnung Anwendung. Der Vorteil dieser Verzahnung ist ein schonender Eingriff der Verzahnungen ineinander.The planetary roller extruders/sections have a driven central spindle, planetary roller spindles revolving around it and an internally toothed, stationary housing. The central spindle and the planetary roller spindles have external teeth, the housing has internal teeth. The planetary spindles mesh with the central spindle and with the internal teeth of the housing. Involute gearing is usually used. The advantage of this gearing is that the gearing meshes gently with one another.
Um die Förderwirkung des Planetwalzenextruders zu verringern und damit die Verweilzeit der Schmelze im Extruder zu erhöhen, kann die Zahl der Planetwalzenspindeln verringert werden, oder die Planetwalzenspindeln können gegen andere Spindeln mit geringerer Förderwirkung ausgetauscht werden. Geringere Förderwirkung haben zum Beispiel Spindeln, die ganz oder teilweise mit einer Noppenverzahnung versehen sind .In order to reduce the conveying effect of the planetary roller extruder and thus increase the residence time of the melt in the extruder, the number of planetary roller spindles can be reduced, or the planetary roller spindles can be exchanged for other spindles with a lower conveying effect. For example, spindles that are fully or partially provided with nub teeth have a lower conveying effect.
Die Herausnahme und der Austausch von Spindeln ist beim Planetwalzenextruder verhältnismäßig einfach.The removal and replacement of spindles is relatively easy with the planetary roller extruder.
Das Einsatzgut wird im Planetwalzenextruder zwischen den Zähnen der Zentralspindel, Planetwalzenspindeln und des Gehäuses bearbeitet und zum Austragende des Extruders gefördert. Bearbeiten heißt dabei, dass das Einsatzgut von den ineinander greifenden Zähnen der Planetwalzenextruderteilen intensivst und zugleich schonend vermischt wird. Die Reaktionspartner Isocyanat und Polyol werden dabei immer wieder anders miteinander in Berührung gebracht. Dadurch werden die noch nicht reagierten Monomere polymerisiert. Je vollständiger die Polymerisation während der Verweilzeit im Reaktionsgefäß ist, desto besser ist der Wirkungsgrad des Verfahrens. Wichtig ist, dass das Isocyanat vollständig reagiert. Monomere des Isocyanats sind giftig. Polymere des Isocyanats nicht mehr. Herkömmlich wird die vollständige Polymerisation des Isocyanats durch einen Überschuss an Polyol erreicht. Der Überschuss an Polyol zeigt sich am Härtegrad des Kunststoffes. Bei deutlichem Überschuss wirkt das Polyol wie ein Weichmacher. Der Kunststoff ist dann relativ weich. Außerdem ist unangenehm, dass das Polyol aus dem Kunststoff ausschwitzt.The input material is processed in the planetary roller extruder between the teeth of the central spindle, planetary roller spindles and the housing and conveyed to the discharge end of the extruder. Processing means that the input material is mixed very intensively and at the same time gently by the meshing teeth of the planetary roller extruder parts. The reaction partners isocyanate and polyol are repeatedly brought into contact with each other in different ways. This polymerizes the unreacted monomers. The more complete the polymerization during the residence time in the reaction vessel, the better the efficiency of the process. It is important that the isocyanate reacts completely. Isocyanate monomers are toxic. Polymers of the isocyanate no longer. Traditionally, complete polymerisation of the isocyanate is achieved with an excess of polyol. The excess polyol is reflected in the degree of hardness of the plastic. If there is a significant excess, the polyol acts as a plasticizer. The plastic is then relatively soft. It is also unpleasant that the polyol exudes from the plastic.
Bei geringem Überschuss an Polyol entsteht ein harter Kunststoff. Bei großem Überschuss ein weicher Kunststoff.With a small excess of polyol, a hard plastic is formed. If there is a large excess, a soft plastic.
Mit der erfindungsgemäßen Bearbeitung in dem Planetwalzenextruder kann zur Erzeugung eines harten Kunststoffes mit minimalem Überschuss an Polyol gearbeitet werden.With the processing according to the invention in the planetary roller extruder, it is possible to work with a minimal excess of polyol to produce a hard plastic.
Von den anderen bekannten Extrudern würde sich auch ein Doppelschneckenextruder für die intensive Mischung der Reaktionspartner eignen. Doppelschneckenextruder besitzen gleichfalls eine Verzahnung und greifen mit Ihrer Verzahnung ineinander. Bekannte Doppelschneckenextruder sind gleichwohl nicht als Reaktionsgefäß für eine Polymerisation geeignet, weil die mechanische Einwirkung der Doppelschnecken die sich bei der Polymerisation bildenden Molekülketten wieder zerschlägt.Of the other known extruders, a twin screw extruder would also be suitable for intensive mixing of the reactants. Twin-screw extruders also have gearing and mesh with your gearing. However, known twin-screw extruders are not suitable as a reaction vessel for a polymerization because the mechanical action of the twin-screws breaks up the molecular chains formed during the polymerization again.
Zwar gibt es mit dem Einschneckenextruder auch einen Extruder ohne negative mechanische Wirkung. Dafür ist die Mischwirkung des Einschneckenextruders aber eher noch geringer als die Mischwirkung eines Rührkessels.It is true that the single-screw extruder is also an extruder without a negative mechanical effect. On the other hand, the mixing effect of the single-screw extruder is even less than the mixing effect of a stirred tank.
Von großer Wichtigkeit für das Gelingen der Polyurethanbildung im Planetwalzenextruder ist auch die erfindungsgemäße Kühlung der Schmelze, so dass eine Temperatur von 110 bis 130 Grad Celsius eingehalten wird. The cooling of the melt according to the invention, so that a temperature of 110 to 130 degrees Celsius is maintained, is also of great importance for the success of polyurethane formation in the planetary roller extruder.
Vorzugsweise wird das Polyol in schmelzflüssiger Form mit einer Temperatur von 110 Grad Celsius plus/minus 10 Grad Celsius in den Planetwalzenextruder aufgegeben.The polyol is preferably fed into the planetary roller extruder in molten form at a temperature of 110 degrees Celsius plus/
Außerdem ist von Vorteil, wenn auch das Isocyanat in schmelzflüssiger Form in den Extruder aufgegeben wird. Da das Isocyanat bei Raumtemperatur fest ist, bedingt das eine Erwärmung des Isocyanats vor dem Eintritt in den Extruder bzw. eine Extrudereintrittstemperatur von 50 Grad Celsius plus/minus 5 Grad Celsius.It is also advantageous if the isocyanate is also fed into the extruder in molten form. Since the isocyanate is solid at room temperature, the isocyanate has to be heated before it enters the extruder or the extruder inlet temperature has to be 50 degrees Celsius plus/minus 5 degrees Celsius.
Die Reaktion des Polyols mit dem Isocyanat ist eine exotherme Reaktion und schreitet umso schneller voran, je heißer die Mischung aus Polyol und Isocyanat ist. Aufgrund der Vorwärmung der beiden Reaktionspartner startet die Reaktion mit hoher Geschwindigkeit und würde die Temperatur ohne die Kühlung stark ansteigen. Die Erfindung hat erkannt, dass die Qualität des Polyurethans schlechter wird, wenn keine Kühlung auf 130 Grad Celsius und darunter erfolgt.The reaction of the polyol with the isocyanate is an exothermic reaction and proceeds faster the hotter the mixture of polyol and isocyanate. Due to the preheating of the two reactants, the reaction starts at high speed and the temperature would rise sharply without the cooling. The invention has recognized that the quality of the polyurethane deteriorates if there is no cooling to 130 degrees Celsius and below.
Die Erfindung führt das auf eine Instabilität des Isocyanats zurück, das dann in der Mischung eine übermäßige Erwärmung erfährt.The invention attributes this to an instability of the isocyanate, which then experiences excessive heating in the mixture.
Das Isocyanat kann gleichzeitig mit dem Polyol oder nach dem Polyol in den Extruder aufgegeben werden. Die spätere Aufgabe des Isocyanats ist von Vorteil, wenn eine Entgasung des Polyols im Extruder zweckmäßig ist. Durch die Entgasung soll vorzugsweise Dampf entfernt werden, der bei Verwendung übermäßig feuchten Polyols anfällt. Die Feuchte verdampft im Extruder.The isocyanate can be fed into the extruder at the same time as the polyol or after the polyol. The later addition of the isocyanate is advantageous if it is advisable to degas the polyol in the extruder. The purpose of the devolatilization is primarily to remove vapor generated when using excessively wet polyol. The moisture evaporates in the extruder.
Die Entgasung kann entfallen, wenn übermäßig feuchtes Polyol zunächst getrocknet wird.Degassing can be omitted if excessively moist polyol is dried first.
Bei späterer Zugabe des Isocyanats in den Extruder kann eine besonders günstige Verteilung des Isocyanats in dem Polyol erwirkt werden, wenn das schmelzflüssige Isocyanat über ringförmig angeordnete Düsen bzw. über Ringdüsen in das Polyol eingedüst wird. Nach der Erfindung wird dazu ein Düsenring benutzt, der zwischen zwei Extruderabschnitten angeordnet ist.If the isocyanate is added to the extruder later, a particularly favorable distribution of the isocyanate in the polyol can be achieved if the molten isocyanate is injected into the polyol via annularly arranged nozzles or annular nozzles. According to the invention, a nozzle ring is used for this purpose, which is arranged between two extruder sections.
Nach der Polyurethanbildung kann beim Einarbeiten von Additiven bzw. Füllstoffen und bei der Vernetzung des Polyurethans mit höheren Temperaturen gearbeitet werden. Vorzugsweise werden dabei 220 Grad Celsius nicht überschritten. Auch für diese Temperaturbegrenzung ist eine Kühlung vorgesehen.After the polyurethane has formed, higher temperatures can be used when incorporating additives or fillers and when crosslinking the polyurethane. Preferably, 220 degrees Celsius are not exceeded. Cooling is also provided for this temperature limitation.
Darüber hinaus kann am Extruderaustrag eine stärkere Kühlung auf zum Beispiel 190 Grad Celsius vorgesehen sein. Das erfolgt in Abhängigkeit von der Austragdüse am Extruder und der anschließenden Verarbeitung des Polyurethans. Auf der anderen Seite soll die Düsentemperatur nicht soweit reduziert werden, dass aufgrund der Klebwirkung des Polyurethans an der Düse Betriebsstörungen zu erwarten sind.In addition, greater cooling to, for example, 190 degrees Celsius can be provided at the extruder outlet. This is dependent from the discharge nozzle on the extruder and the subsequent processing of the polyurethane. On the other hand, the nozzle temperature should not be reduced to such an extent that malfunctions are to be expected due to the adhesive effect of the polyurethane on the nozzle.
Die gewünschten unterschiedlichen Behandlungsstrecken für die Polyurethanherstellung einschließlich der Vernetzung/Kettenverlängerung können dadurch gut verwirklicht werden, dass eine Extrusionsanlage aus verschiedenen Abschnitten verwendet wird. Die Abschnitte sind an unterschiedlichen Extrudergehäuse-Abschnitten erkennbar. Die Gehäuse sind üblicherweise runde Zylinder, die an beiden Enden mit einem Flansch versehen sind und an diesen Flanschen miteinander verbunden sind.The desired different treatment lines for polyurethane production, including crosslinking/chain extension, can be easily realized by using an extrusion line with different sections. The sections can be identified by different extruder housing sections. The housings are usually round cylinders which are flanged at both ends and are joined together at these flanges.
Die zu den Planetwalzenextruderabschnitten gehörende Zentralspindel kann sich als gemeinsame Zentralspindel durch alle Planetwalzenextruderabschnitte erstrecken. Außerdem kann die gemeinsame Zentralspindel sich als Schnecke durch ein Füllteil des Extruders erstrecken, das als Einschneckenextruderabschnitt ausgebildet ist.The central spindle belonging to the planetary roller extruder sections can extend through all planetary roller extruder sections as a common central spindle. In addition, the common central spindle can extend as a screw through a filling part of the extruder, which is designed as a single-screw extruder section.
Die gewünschte Kühlung wird mit einer Temperierung des Gehäuses erreicht, wahlweise unterstützt durch eine Temperierung der Zentralspindel. Für die Temperierung ist das Gehäuse mit einem Doppelmantel versehen, der von einem Temperierungsmittel durchströmt wird. Zu dem Doppelmantel gehört bei zeitgemäßen Extrudern eine Hülse, die innen und außen verzahnt ist. Die Hülse, welche innenseitig die Verzahnung bildet, besitzt außenseitig Kanäle zur Führung des Temperierungsmittels. Als Temperierungsmittel wird Druckwasser eingesetzt. Durch den Wasserdruck wird die Dampfbildung im Wasser so lang verhindert, wie das Wasser das Extrudergehäuse durchströmt.The desired cooling is achieved by tempering the housing, optionally supported by tempering the central spindle. For temperature control, the housing is provided with a double jacket through which a temperature control medium flows. In modern extruders, the double jacket includes a sleeve that is toothed on the inside and outside. The sleeve, which forms the teeth on the inside, has channels on the outside for guiding the temperature control medium. Pressurized water is used as the temperature control medium. The water pressure prevents the formation of steam in the water as long as the water flows through the extruder housing.
Die Temperierung der Zentralspindel erfolgt wahlweise wie die Gehäusetemperierung.The tempering of the central spindle can be chosen like the tempering of the housing.
Polyurethane finden vielfältige Anwendung, z.B. für
Formteile, Werkstücke, Blöcke, Tafeln, Folien, Bahnen, Beläge, Rohre, Schläuche,
Stäbe, Stangen , Profile, Bänder, Schnüre, Drähte, Borsten, Netze,
Klebstoffe, Lacke, Leime, Kleister, Kitte, Bindemittel,
Farben, Putze, Spachtel, Verguss- und Versiegelungsmassen, Schmelz- und Beschichtungsstoffe, Gele,
Fäden, Fasern, Garne, Seiden, Stränge, Matten, Vliese, Gewebe.Polyurethanes are used in a variety of ways, eg for
Shaped parts, workpieces, blocks, panels, foils, webs, coverings, pipes, hoses,
Rods, rods, profiles, ribbons, cords, wires, bristles, nets,
Adhesives, paints, glues, paste, cement, binding agents,
Paints, plasters, spatulas, casting and sealing compounds, melting and coating materials, gels,
Threads, fibers, yarns, silks, strands, mats, nonwovens, fabrics.
In der Zeichnung sind zwei verschiedene Anlagenkonzepte als TPU-Herstellung 1 in
Die TPU-Herstellung 1 sieht eine Extrusionsanlage mit einer Motor- und Getriebeeinheit, einem Füllteil 2, einem Planetwalzenextruderabschnitt 3, einem Planetwalzenextruderabschnitt 4, einem Planetwalzenextruderabschnitt 5, einem Planetwalzenextruderabschnitt 6 und einem Strang- oder Unterwassergranulierer 7 vor.The
Alle Teile 2 bis 6 besitzen umlaufende Planetspindeln in Standardbauart. In anderen Ausführungsbeispielen mit anderer Bauart sind zum Beispiel Noppenspindeln vorgesehen.All
Alle Teile 2 bis 6 sind mit einer Temperierung versehen. Dabei handelt es sich um einen Heiz-/Kühlkreis für Druckwasser bis 220 Grad Celsius.All
Ferner ist am Austritt des Extruders eine Düse 8 vorgesehen. Die Düse 8 ist gleichfalls mit einer Temperierung versehen. Dabei handelt es sich um einen Heiz-/Kühlkreis für Öl.Furthermore, a nozzle 8 is provided at the outlet of the extruder. The nozzle 8 is also provided with a temperature control. This is a heating/cooling circuit for oil.
Alle Planetwalzenextruderabschnitte sind mit einer gemeinsamen Zentralspindel versehen, welche auch das Füllteil durchdringt und in die Motor- und Getriebeeinheit und darüber hinausragt. Der darüber hinausragende Teil der Zentralspindel ist mit 9 bezeichnet und mit einer Temperierung versehen. Dabei handelt es sich um einen Heiz-/Kühlkreis für Öl.All planetary roller extruder sections are provided with a common central spindle, which also penetrates the filling part and protrudes into the motor and gear unit and beyond. The part of the central spindle that protrudes beyond this is denoted by 9 and is provided with a temperature control. This is a heating/cooling circuit for oil.
Zwischen den Teilen 3, 4, 5 und 6 sind Zwischenringe vorgesehen. Die Zwischenringe sind zugleich als Düsenringe ausgebildet.Between the
Polyol und Isocyanat werden gemeinsam in das Füllteil eingetragen. Dabei ist das Polyol vorgetrocknet, aber flüssig und hat eine Temperatur von 110 Grad Celsius. Beide Reaktionspartner werden mit einer Dosierpumpe eingetragen und werden in dem Planetwalzenteil miteinander vermischt, um miteinander zu Polyurethan zu reagieren.Polyol and isocyanate are entered together in the filling part. The polyol is pre-dried but liquid and has a temperature of 110 degrees Celsius. Both reactants are introduced with a dosing pump and are mixed with each other in the planetary roller part in order to react with each other to form polyurethane.
Vor dem Planetwalzenextruderabschnitt 4 werden Additive , Kettenverlängerer/Vernetzer und Füllstoffe über einen Seitenarmextruder zugeführt. In anderen Ausführungsbeispielen geschieht das über eine Pumpe. Die Zuführung erfolgt über den Dosierring.Before the planetary roller extruder section 4, additives, chain extenders/crosslinking agents and fillers are fed in via a side arm extruder. In other exemplary embodiments, this is done via a pump. The supply takes place via the dosing ring.
Vor dem Planetwalzenextruderabschnitt 5 werden weitere Additive zugeführt. Vor dem Planetwalzenextruderabschnitt 6 werden Beschleuniger zugeführt. Beides geschieht mittels Pumpen und über den Dosierring.Before the planetary roller extruder section 5 further additives are added. Before the planetary roller extruder section 6 accelerators are supplied. Both are done using pumps and the dosing ring.
Die Temperaturführung der Schmelze in der Exstrusionsanlage zwischen dem Füllteil und der Extrusionsdüse ist schematisch dargestellt. Daraus ergibt sich, dass die Temperatur bei der Reaktion von Polyol und Isocyanat zu Polyurethan in dem Einsatzgut auf 120 Grad Celsius gehalten wird und danach bei der Vernetzung/Kettenverlängerung ein Temperaturanstieg bis auf 190 Grad Celsius erfolgt. In dem nächsten Planetwalzenextruderabschnitt für die Zugabe weiterer Additive steigt die Temperatur noch weiter auf 220 Grad Celsius.The temperature control of the melt in the extrusion system between the filling part and the extrusion die is shown schematically. It follows that the temperature during the reaction from polyol and isocyanate to polyurethane in the feedstock is kept at 120 degrees Celsius and then during crosslinking/chain extension the temperature rises to 190 degrees Celsius. In the next planetary roller extruder section for the addition of further additives, the temperature rises even further to 220 degrees Celsius.
Vor der Austrittsdüse ist wieder eine Temperaturreduzierung vorgesehen, hier auf 180 Grad Celsius.In front of the outlet nozzle, the temperature is again reduced, here to 180 degrees Celsius.
Die TPU-Herstellung 2 sieht eine Extrusionsanlage mit einer Motor- und Getriebeeinheit, einem Füllteil 12, einem Planetwalzenextruderabschnitt 13, einem Planetwalzenextruderabschnitt 14, einem Planetwalzenextruderabschnitt 15, einem Planetwalzenextruderabschnitt 16 und einem Strang- oder Unterwassergranulierer 17 vor.The
Alle Teile 12 bis 16 besitzen umlaufende Planetspindeln in Standardbauart. In anderen Ausführungsbeispielen sind andere Spindeln vorgesehen, zum Beispiel Noppenspindeln.All
Alle Teile 12 bis 16 sind mit einer Temperierung versehen. Dabei handelt es sich um einen Heiz-/Kühlkreis für Druckwasser bis 220 Grad Celsius.All
Ferner ist am Austritt des Extruders eine Düse 18 vorgesehen. Die Düse 18 ist gleichfalls mit einer Temperierung versehen. Dabei handelt es sich um einen Heiz-/Kühlkreis für Öl.Furthermore, a
Alle Planetwalzenextruderabschnitte sind mit einer gemeinsamen Zentralspindel versehen, welche auch das Füllteil durchdringt und in die Motor- und Getriebeeinheit und darüber hinausragt. Der darüber hinausragende Teil der Zentralspindel ist mit 19 bezeichnet und mit einer Temperierung versehen. Dabei handelt es sich um einen Heiz-/Kühlkreis für Öl.All planetary roller extruder sections are provided with a common central spindle, which also penetrates the filling part and protrudes into the motor and gear unit and beyond. The part of the central spindle that protrudes beyond this is denoted by 19 and is provided with a temperature control. This is a heating/cooling circuit for oil.
Zwischen den Teilen 13,14,15 und 16 sind Zwischenringe vorgesehen. Die Zwischenringe sind zugleich als Düsenringe ausgebildet.Between the
Erst wird das Polyol unter gleichzeitiger Trocknung/Entgasung in das Füllteil 12 und den Planetwalzenextruderabschnitt 13 eingetragen. Das Polyol ist flüssig und wird mit einer Temperatur von 110 Grad Celsius eingetragen. Anschließend wird Isocyanat flüssig und mit einer Temperatur von 50 Grad Celsius eingetragen.First, the polyol is introduced into the filling
Beide Reaktionspartner werden mit einer Dosierpumpe eingetragen und werden in dem Planetwalzenteil miteinander vermischt, um miteinander zu Polyurethan zu reagieren.Both reactants are introduced with a dosing pump and are mixed with each other in the planetary roller part in order to react with each other to form polyurethane.
Vor dem Planetwalzenextruderabschnitt 15 werden Additive , Kettenverlängerer/Vernetzer und Füllstoffe über einen Seitenarmextruder zugeführt, in anderen Ausführungsbeispielen über eine Pumpe. Die Zuführung erfolgt über den Dosierring.Before the planetary
Vor dem Planetwalzenextruderabschnitt 16 werden weitere Additive, Beschleuniger, Kettenverlängerer/Vernetzer usw. zugeführt.Further additives, accelerators, chain extenders/crosslinking agents, etc. are fed in before the planetary
Beides geschieht bei flüssigen Zuschlagstoffen/Additiven mittels Pumpen und über den Dosierring. Granulatförmige Zuschlagstoffe und Additive usw. werden über eine Dosierung in einen Seitenarmextruder aufgegeben, der bei Bedarf eine Verflüssigung der Granulate vornimmt oder bei Bedarf feinkörnige andere Stoffe unverflüssigt in den Extruderabschnitt einträgt.In the case of liquid aggregates/additives, both are done by means of pumps and the dosing ring. Granular aggregates and additives, etc., are metered into a side arm extruder, which liquefies the granules if necessary or, if necessary, feeds other fine-grained substances into the extruder section without being liquefied.
Zugleich ist die Temperaturführung der Schmelze in der Exstrusionsanlage zwischen dem Füllteil und der Extrusionsdüse schematisch dargestellt. Daraus ergibt sich, dass die Temperatur bei der Reaktion von Polyol und Isocyanat zu Polyurethan in dem Einsatzgut auf 130 Grad Celsius gehalten wird und danach bei der Vernetzung/Kettenverlängerung ein Temperaturanstieg bis auf 190 Grad Celsius erfolgt. In den nächsten Planetwalzenextruderabschnitten wird die Temperatur des Einsatzgutes auf 220 Grad Celsius erhöht.At the same time, the temperature control of the melt in the extrusion system between the filling part and the extrusion nozzle is shown schematically. As a result, the temperature during the reaction of polyol and isocyanate to form polyurethane in the starting material is kept at 130 degrees Celsius and then the temperature rises to 190 degrees Celsius during crosslinking/chain extension. In the next planetary roller extruder sections, the temperature of the charge is increased to 220 degrees Celsius.
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